《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置：首頁 > 其他 > 设计应用 > 基于时差法的双声道超声波水流量计
基于时差法的双声道超声波水流量计
2023年电子技术应用第1期
刘伟，秦会斌
杭州电子科技大学 新型电子器件与应用研究所，浙江 杭州 310018
摘要： 针对中小管径单声道超声波流量计由于声道少而易受流场分布不均匀的影响，提出了一种基于时差法的双声道超声波水流量计。流量计的硬件系统由STM32L431低功耗模块、高精度计时模块TDC-GP22等组成。根据双声道管段结构，提出了基于卡尔曼滤波算法的数据融合方法，将两个声道的测量数据融合并完成滤波处理，提高了流量计的测量精度。实验测试表明，流量计测量误差在2.5%以内，卡尔曼融合滤波算法可以有效提高流量计测量精度。
中圖分類號：TP216
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222953
中文引用格式： 劉偉，秦會斌. 基于時差法的雙聲道超聲波水流量計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(1)：58-62.
英文引用格式： Liu Wei，Qin Huibin. Two-channel ultrasonic water flowmeter based on time difference method[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(1)：58-62.
Two-channel ultrasonic water flowmeter based on time difference method
Liu Wei，Qin Huibin
Institute of New Electron Device and Application，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou 310018，China
Abstract： For the small and medium diameter mono ultrasonic flowmeter due to the small number of channels vulnerable to uneven flow field distribution, a dual-channel ultrasonic water flowmeter based on the time difference method is proposed. The hardware system of the flowmeter consists of STM32L431 low-power module, high-precision timing module TDC-GP22 and other components. According to the dual-channel pipe segment structure, the data fusion method based on Kalman filter algorithm is proposed to fuse the measurement data of the two channels and complete the filtering process, which improves the measurement accuracy of the flowmeter. The experimental test shows that the flowmeter measurement error is within 2.5%, and the Kalman fusion filtering algorithm can effectively improve the flowmeter measurement accuracy.
Key words : Kalman filter；fusion method；ultrasound；flowmeter；binaural

0　引言

    流量檢測是工業(yè)自動化檢測中的一個重要指標(biāo)，與溫度、壓力并稱為熱工計(jì)量的三大重要參數(shù)[1]。流量計(jì)作為流量檢測的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具，在于流體相關(guān)的工業(yè)控制中起到重要作用。傳統(tǒng)的流量計(jì)大多為機(jī)械式流量計(jì)，機(jī)械部件占據(jù)主體部分，流體流經(jīng)流量計(jì)時，流量計(jì)借助機(jī)械部件的轉(zhuǎn)動完成流量計(jì)量。因此，機(jī)械式流量計(jì)普遍存在始動流量高、壓力損耗大、需要人工抄表的問題。隨著超聲波檢測技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了利用超聲波完成流量測量的超聲波水流量計(jì)。超聲波流量計(jì)內(nèi)部采用全電子結(jié)構(gòu)，無阻流部件，相較于傳統(tǒng)機(jī)械式流量計(jì)具有非接觸式、無機(jī)械化部件、測量靈敏度高、受環(huán)境影響較小等優(yōu)點(diǎn)[2]。因此，基于超聲波檢測技術(shù)的流量計(jì)逐漸成為熱門研究領(lǐng)域。研究人員從超聲波測量原理、傳播時間計(jì)算方法和流量計(jì)設(shè)計(jì)等各個方面開展研究。涂曉立等人采用多普勒法研制了一種超聲波多普勒流量計(jì)，并對流量計(jì)的性能進(jìn)行了測試[3]；王安然等人對超聲時差法的傳播時間測量進(jìn)行分析，提出了一種基于電容積分的間接傳播時間測量方法[4]；胡海霞采用高精度計(jì)時芯片TDC-GP22設(shè)計(jì)了一款運(yùn)用于小口徑管道的超聲波計(jì)量模塊[5]。




本文詳細(xì)內(nèi)容請下載：http://m.ihrv.cn/resource/share/2000005077。



作者信息：

劉偉，秦會斌

（杭州電子科技大學(xué) 新型電子器件與應(yīng)用研究所，浙江 杭州 310018）

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng)，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。

相關(guān)內(nèi)容